Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von maßhaltigen Strukturen aus Titan im 0,05 bis 1,0 um-Schichtdickenbereich unter Verwendung einer aus Fotolack bestehenden Maskierung durch naßchemisches Ätzen in einem Flußsäure-Salpetersäure-Ätzgemisch, dem ein MetallionenKomplexbildner zugesetzt wird, sowie seine Verwendung
Metallschichten aus Titan finden in der Elektronikindustrie, insbesondere in der Halbleitertechnologie zunehmend Verwendung als Kontakt- und Elektrodenmaterial.
In diesem Anwendungsbereich ist es erforderlich, Titanschichten, die durch ein geeignetes physikalisches Verfahren, zum Beispiel durch Elektronenstrahlverdampfung, auf ein Substrat aufgebracht worden sind, in Form von Leiterbahnen, Anschlußflecken oder Elektroden zu strukturieren. Die Strukturierung erfolgt in der Weise, daß mittels Verfahrensschritte der Fotolithographie eine aus Fotolack bestehende Maskierungsschichtstruktur auf der Titanschicht gebildet wird und die freiliegenden Titanschichtbereiche weggeätzt werden.
Es ist bekannt, den Titanätzprozeß auf naßchemischem Wege durchzuführen, wobei als Ätzmittel Flußsäure, Salpetersäure und Ammonfluorid in den verschiedenen Kombinationen und Konzentrationen verwendet werden. Dabei geht Titan nach der Reaktionsgleichung
Aus der US-A 4.345.969 ist bekannt, eine Dreischicht-Metallisierung aus Titan, Nickel und Kupfer in einem Ätzgemisch aus Flußsäure, Salpetersäure, Essigsäure und Wasser zu ätzen. Dabei wird Titan insbesondere vom Flußsäureanteil geätzt.
Während bei sehr dünnen (kleiner 0,05 µm) Titanschichten die Ausbildung der Ätzkante unkritisch ist, treten bei dicken Titanschichten Schwierigkeiten in Form von zerklüfteten Ätzflanken, Unterätzungen und Rückständen in freigeätzten Bereichen auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten zu beseitigen und reproduzierbar maßgetreue Strukturen herzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß dem Ätzgemisch als Komplexbildner ein Chelator auf der Basis von Nitrilotriessigsäure, Äthylendiamintetraessigsäure und/oder 3,6-Dioxaoctamethylendinitrilotetraessigäsure zugesetzt wird. Dieser Stoff hat die Aufgabe, Titanionen, die gemäß der obengenannten Reaktionsgleichung einen Fluorkomplex bilden, aus diesem System laufend zu entfernen und als Metallkomplex zu binden.
Die Titan-Chelatbildung wirkt sich auf den Ätzprozeß derart günstig aus, daß senkrechte und nicht zerklüftete Ätzkanten und rückstandsfrei geätzte Bereiche des Substrates entstehen.
Die Chelatbildung wird durch folgende Reaktionsgleichungen bestimmt:
Die Komplexbildungskonstante nimmt von Nitrilotriessigsäure über Äthylendiamintetraessigsäure zu 3,6-Dioxaoctamethylendinitrilotetraessigsäure (Titriplex Vl) zu. Gemäß einem besonders günstigen Ausführungsbeispiel nach der Lehre der Erfindung wird deshalb als Komplexbildner die letztgenannte Verbindung verwendet. Eine Ätzlösung zur Strukturierung einer 0,25 oder 0,5 11m dicken Titanschicht besteht aus:
- 45 ml HF (40 %-ig), 275 ml HN03 (65 %-ig) und 19 g 3,6-Dioxaoctamethylendinitrilotetraessigäsure (auch bekannt unter dem Namen Titriplex VI von der Firma Merck), aufgefüllt auf 5 I Wasser.
Die Ätztemperatur wird auf 20 bis 30° C, insbesondere 20 bis 25° C, zum Beispiel auf 22° C, die Ätzdauer bei einer 0,25 µm dicken Titanschicht auf 2 Minuten, bei einer 0,5 µm dicken Titanschicht auf 2,5 Minuten eingestellt.
Die Chelatbildner werden von der chemischen Industrie in Form von Pulvern bzw. Ampullen angeboten (von der Firma Merck unter dem Warenzeichen Titriplex, von der Firma Riedel de Haen als Chelaton oder Idranal).
Das Verfahren nach der Lehre der Erfindung wird inbesondere verwendet zur Herstellung von Titanelektroden für Sensorelemente. Es ist aber ebenso anwendbar bei der Herstellung von Kontaktleitbahnen in der Halbleitertechnologie.